tìm hiểu chất phụ gia tạo đục DEHP

tìm hiểu chất phụ gia tạo đục DEHP

LỜI MỞ ĐẦU

Uống là một trong những nhu cầu hằng ngày thiết yếu nhất của con người Các loại thức uống ngày nay rất đa dạng Sản xuất nước giải khát tại Việt Nam là một ngành công nghiệp có nhiều tiềm năng Trong thời gian gần đây rất nhiều thông tin về trường hợp nước giải khát và thạch rau câu có chứa chất phụ gia tạo đục DEHP và gây nên hoang mang trong cộng đồng người tiêu dùng ở nước ta và trên Thế Giới Nhằm giúp mọi người hiểu rõ hơn về DEHP cũng như tác hại và mức độ nguy hiểm khi hợp chất này bị nhiễm vào trong các loại thực phẩm, nhóm 1- lớp 091160 đã tìm hiểu và đúc kết trong bài tiểu luận này Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn.

Chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

1.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT 3

2.TỔNG QUAN VỀ DEHP 36

1.1 Giới thiệu về Diethylhexyl phthalate hay DEHP 36

1.2 Sản xuất 37

1.3 Sử dụng 37

1.3.1 DEHP được sử dụng rộng rãi như một chất làm dẻo 37

1.3.2 DEHP được sử dụng như một chất tạo đục trong thực phẩm 38

3 Con đường xâm nhập DEHP vào cơ thể người và động vật 39

4 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA DEHP 39

4.1 Ảnh hưởng đến môi trường 39

4.2 Ảnh hưởng đến con người 40

4.3 Các phương pháp phân tích DEHP 45

4.4 Tiêu chuẩn nồng độ cho phép 46

5 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG DEHP 46

5.1 Tại Đài Loan 46

5.2 Tại Việt Nam 48

6 GIẢI PHÁP 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

1 Tổng quan về nước giải khát

1.1 Giới thiệu chung

Uống là một trong những nhu cầu cơ bản của con người Các loại thức uống ngàynay rất đa dạng Người ta có thể phân loại thức uống theo nhiều cách khác nhau, ví dụnhư phân loại theo thành phần hóa học của sản phẩm hoặc phân loại theo phương phápchế biến Hiện nay, ngành công nghệ sản xuất thức uống đang phát triển mạnh mẽ tại

Mỹ và một số nước châu Âu Nước ta, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, dân số hơn 80triệu người, ngành du lịch ngày càng phát triển nên nhu cầu tiêu thụ nước uống là rấtlớn Sản xuất thức uống tại Việt Nam là một ngành công nghiệp có nhiều tiềm năng.Nước giải khát pha chế không cồn được sản xuất bằng cách phối trộn syrup vớiaxit hữu cơ, chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật và một số phụ gia khác Sảnphẩm có thể được bão hòa CO2 hoặc không Cần lưu ý là các loại nước ép từ rau quảkhông thuộc nhóm nước giải khát pha chế

Dựa vào sự có mặt của CO2 trong sản phẩm, người ta chia nước giải khát pha chếkhông cồn thành 2 nhóm: sản phẩm có CO2 và sản phẩm không có CO2 Trên thịtrường thế giới, nhóm sản phẩm có chứa CO2 phổ biến hơn và được sản xuất với sốlượng rất lớn Còn nhóm sản phẩm không chứa CO2 chỉ được tiêu thụ với một thị phầnrất nhỏ Tại Việt Nam vài năm qua, một số thương hiệu nước giải khát pha chế khôngchứa CO2 đã xuất hiện dưới dạng “nước tăng lực”

Công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế không chứa CO2 cũng tương tự nhưcông nghệ sản xuất nước giải khát pha chế có CO2 nhưng đơn giản hơn Điểm khácbiệt chủ yếu trong quy trình sản xuất nước giải khát không có CO2 là không có quátrình bão hòa CO2 và quá trình rót sản phẩm vào bao bì được thực hiện trong điều kiện

áp suất khí quyển

Syrup saccharose, syrup đường nghịch đảo hoặc syrup giàu fructose

Pha chế syrup thành phẩm

Rót hỗn hợp vào chai Phối trộn syrup thành phẩm với nước bão hòa CO2

Đóng nắp chai

Nước giải khát pha chế

N ước đã xử lý

Bài khí

Bão hòa CO2

Bổ sung nước bão hòa CO2 vào chai

Rót syrup thành phẩm vào chai

Đóng nắp chai

Phối trộn sản phẩm trong chai

Nước giải khát pha chế

CO2

Acid hữu cơ, chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật, phụ gia khác

Rót chai Bão hòa CO2 Pha loãng syrup thành phẩm

Đóng nắp chai

Nước giải khát pha chế

CO2

*Quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế có bão hòa CO 2 (sản phẩm

được rót vào chai)

Hình 1.1 Sơ đồ Quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế có bão hòa CO 2

(sản phẩm được rót vào chai)

1.2 Những nguyên liệu cơ bản để sản xuất thức uống pha chế

1.2.1 Nước

Hàm lượng nước chiếm tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các hợp chất hóa học khác trongthức uống Thành phần hóa học của nước nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến những tínhchất cảm quan và độ bền hóa lí của sản phẩm thức uống

Đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước: dựa trên hai khái niệm

− Chuẩn số E.coli: là thể tích nước ít nhất cho phép phát hiện một vi trùngđường ruột

− Chỉ số coli: là số vi trùng đường ruột E.coli tối đa cho phép trong 1lít nước.Hai chỉ số này phụ thuộc vào quy định của từng nước, vì nó phụ thuộc vàotrình độ kĩ thuật và yêu cầu của đời sống xã hội

Đối với nước dùng pha chế nước giải khát yêu cầu tổng số Vi sinh vật không quá

20 tế bào/1ml và đảm bảo đạt tiêu chuẩn (TCVN6096 : 2004)

1.2.2 Chất tạo vị ngọt

Để tạo vị ngọt cho sản phẩm, người ta có thể sử dụng nhiều hợp chất có bảnchất hoá học và cấu trúc rất khác nhau Có nhiều giả thuyết giải thích khả năng tạo vịngọt của các hợp chất hoá học Đáng chú ý nhất là thuyết Shallenberger và Acree rađời vào năm 1971 Theo thuyết này, chất tạo vị ngọt phải có một hệ thống cho/nhậnproton trong cấu trúc phân tử và được ký hiệu là AHS/BS, trong đó H là một proton và

B là một nguyên tử hay một nhóm chức tích điện âm Khi hệ thống này tương tác với

hệ thống AHr/Br của tế bào vị giác bằng cách tạo thành hai cầu hydrogen (Hình 1.1) thìngười sử dụng sẽ cảm nhận được vị ngọt

Chất tạo vị ngọt AH…B

B…HA Hệ thống tiếp nhận của tế bào vị giác

Saccharine Chloroforme Acid amin β-D-Fructopyranose

Hình 1.2 Hệ thống AH S /B S cuả một số chất tạo vị ngọt (theo Multon, 1992)

Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hoá học có khả năng tạonên vị ngọt Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháptổng hợp Tuy nhiên, chỉ vài chục chất được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm.Tuỳ theo quy định của mỗi quốc gia mà danh mục các chất tạo vị ngọt được phép sửdụng có thể khác nhau

Có nhiều phương pháp phân loại các chất tạo vị ngọt Theo Branen và cộng sự(1989), các chất tạo vị ngọt có thể được chia thành hai nhóm chính: có giá trị dinhdưỡng và không có giá trị dinh dưỡng

Khi sử dụng các chất tạo vị ngọt trong sản xuất thức uống nói riêng và trongcông nghệ thực phẩm nói chung, người ta thường quan tâm đến ba khái niệm sau đây:

- Vị ngọt: Vị ngọt của saccharose được xem là vị ngọt chuẩn Một số chất ngọt có

thể có vị ngọt pha lẫn những vị khác

- Ngưỡng phát hiện: là nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo vị ngọt để người

sử dụng có thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt

- Độ ngọt tương đối của một số chất hoá học: thường được so sánh với độ ngọt

của chất chuẩn (là đường saccharose) Để lượng hoá độ ngọt tương đối của mộtchất S, cần giả sử là chất S và saccharose có vị ngọt tương đối nhau Khi đó,người ta sẽ sử dụng giá trị tỉ lệ giữa nồng độ chất khảo sát S và nồng độ dungdịch saccharose, với điều kiện là hai dung dịch này có độ ngọt tương đươngnhau theo phương pháp đánh giá cảm quan Đơn vị đo nồng độ thường dùng là

phần trăm khối lượng (W/W) hoặc mol/l.

Khi tiến hành thực nghiệm xác định độ ngọt tương đối của các chất hoá học

người ta sử dụng dung dịch chuẩn saccharore có nồng độ là 2,5% hoặc 10% (W/W).

Bảng 1.1 Độ ngọt tương đối của một số chất tạo vị ngọt được sử dụng trong

công nghệ thực phẩm (Moll, 1991)

Chất tạo vị ngọt Độ ngọt

Độ ngọttương đối

1,000,300,27

1,000,4÷0,60,50,450,5÷0,6

Chất ngọt không có giá trị dinh dưỡng, nguồn gốc tự nhiên

GlycyrrhizinMonellineSteviosideThaumatineDihydrochalcone

Chất ngọt tổng hợp

SaccharineCyclamateAspartameAcesulfame KDulcine

50÷1001500÷2000200÷3002000÷30001000

50035200200250

[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống (Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

Bảng 1.2 Ngưỡng phát hiện vị ngọt của một số glucid

[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống

(Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

1.2.2.1 Chất tạo vị ngọt có giá trị dinh dưỡng

1.2.2.1.1 Nhóm Glucid

 Monosaccharide

Monosaccharide là những phân tử carbohydrate có phân tử lượng thấp Chúng

có nhóm carbonyl nên có thể tham gia một số phản ứng hoá học đặc trưng như phảnứng oxy hoá khử Monosaccharide có thể tồn tại dưới dạng vòng pyranose hoặcfuranose

α-D-Glucopyranose α-D-Glucofuranose

D-glucose

Hình 1.3 Sự chuyển hoá dạng mạch thẳng và dạng vòng của D-glucose

Bảng 1.3 Tỷ lệ các thành phần dạng vòng của dung dịch aldose và ketose,

% khối lượng (Belitz và cộng sự, 1999)

Đường Nhiệt độ α-pyranose β-pyranose α-furanose β-furanose

[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống

(Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

*Một số tính chất quan trọng của monosaccharide:

- Khả năng hút ẩm: các tinh thể đường có thể hút một lượng ẩm nhất định Khả

năng hút ẩm của đường phụ thuộc vào dạng isomer, cấu trúc tinh thể và độ tinhsạch

- Độ hoà tan: nhìn chung, các monosaccharide có độ hoà tan trong nước khá

cao Tuy nhiên, chúng ít tan trong ethanol, không tan trong các dung môi hữu

cơ như ether, choloform hoặc benzene

- Góc quay cực: tuỳ thuộc vào dạng α hoặc β, mỗi loại monosaccharide sẽ có giá

trị góc quay cực khác nhau

- Phản ứng oxy hoá: Aldose có nhóm aldehyde nên có thể tham gia phản ứng oxy

hoá để tạo thành acid aldonic Người ta sử dụng phản ứng này để định lượngđường khử Các thuốc thử phổ biến như Fehling; Nelson-Somogyl; 3,5dinitrosalycylic acid…

- Phản ứng khử: Aldose có thể tham gia phản ứng khử Hydro hoá các

monosaccharide sẽ tạo thành sản phẩm rượu đa chức và chúng được sử dụngnhư những chất tạovị ngọt trong công nghệ thực phẩm

- Phản ứng Maillard: Đây là phản ứng giữa đường khử và nhóm amino-NH2 củaacid amin Các sản phẩm tạo thành được gọi tên chung là melanoidin, chúnglàm cho thực phẩm bị sậm màu Phản ứng Maillard được sử dụng để tạo đặctrưng cho một số sản phẩm thức uống

 Disaccharide

Disaccharide được cấu tạo từ những monosaccharide, liên kết với nhau bởi liên kếtglycoside Trong công nghệ sản xuất thức uống saccharose là disaccharide quan trọngnhất Trong thành phần của saccharose có một gốc α-D-glucopyranosyl và một gốc β-D-fructofuranosyl; chúng liên kết với nhau bởi liên kết 1,2 glycoside Saccharosekhông có tính khử như các monosacchride

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của saccharose

*Các tính chất quan trọng của saccharose:

- Độ hoà tan: Saccharose tan tốt trong nước Một lít nước ở 150C có thể hoà tanđược 1970g đường saccharose Tuy nhiên, saccharose ít tan trong ethanol

- Góc quay cực: Dung dịch saccharose có độ quay cực phải, giá trị [α]D=+66,50C

- Phản ứng caramel hoá: Dưới tác dụng của nhiệt độ, saccharose bị mất nước,

tạo nhóm sản phẩm sậm màu và được gọi tên chung là caramel Caramel đượcxem là chất màu có nguồn gốc tự nhiên và được sử dụng trong sản xuất một sốloại thức uống

 Chất ngọt dạng hỗn hợp

- Đường nghịch đảo: là hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol là 1:1

Ưu điểm của dung dịch đường nghịch đảo so với dung dịch đường saccharose

có cùng nồng độ là có độ ngọt cao hơn và ít bị hiện tượng tái kết tinh đường dokhả năng kết tinh của glucose và fructose thấp hơn so với saccharose Ngoài ra,trong quá trình nghịch đảo đường, tổng hàm lượng chất khô có trong dung dịch

sẽ gia tăng nên mang lại hiệu quả kinh tế cho các nhà sản xuất

- Syrup thuỷ phân từ tinh bột: khi thực hiện quá trình thuỷ phân tinh bột, các nhà

sản xuất thường sử dụng tổ hợp các chế phẩm enzyme: α-amylase, β-amylase

và glucoamylase Khi đó, dịch thuỷ phân sẽ chứa hỗn hợp các đường glucose,maltose và một số loại oligosaccharide có giá trị DP lớn hơn 2 Thành phần vàhàm lượng các chất trong syrup sẽ phụ thuộc vào loại enzyme sử dụng và cácthông số kỹ thuật của quá trình thuỷ phân

1.2.2.1.2 Nhóm polyols

 Xylitol

Xylitol (hay còn gọi là xylit) là một polyol có 5 nguyên tử C, phân tử lượng là

152Da Độ ngọt của xylitol tương đương với độ ngọt của đường saccharose Trong tự

nhiên, xylitol có trong một số loại rau quả như dâu (0,36%), mận (0,93%), bắp cảibông (0,3% lượng chất khô)

Người ta sản xuất xylitol từ hemicelluloses có trong các nguyên liệu thực vật.Đầu tiên, xylan sẽ được tách ra từ hemicelluloses Tiếp theo, xylan được thuỷ phân đểtạo thành xylose, sử dụng xúc tác là acid hoặc enzyme xylanase Sau cùng, đườngxylose sẽ được hydrogen hoá thành xylitol Bên cạnh phương pháp sử dụng chuyểnhoá hoá học, ngày nay người ta có thể sản xuất xylitol bằng phương pháp lên men, sửdụng vi sinh vật

(C5H8O4)n +nH2O nC5H10O5 +nH2 nC5H12O5

Hình 1.5 Xylitol và sơ đồ phản ứng sản xuất xylitol từ xylan

Theo Multon (1992), xylitol dạng tinh thể có màu trắng, nhiệt độ nóng chảy93÷94,50C, rất ít hút ẩm và hoà tan tốt trong nước Ở 250C, độ hoà tan của xylitol là64g/100g nước Xylitol là chất tạo vị ngọt không gây sâu răng

 Sorbitol

Sorbitol (hay còn được gọi là glucitol) là một polyol có 6 nguyên tử C, phân tử

lượng là 182Da Trong tự nhiên, sorbitol có trong nhiều loại trái cây và rau.Ở quy mô

công nghiệp, sorbitol được sản xuất từ D-glucose, sử dụng phản ứng hydrogen hoá với

xúc tác Ni Sorbitol thương phẩm có thể tồn tại dưới dạng dung dịch cô đặc (70% chấtkhô) hoặc dạng tinh thể.

Nhiệt độ nóng chảy của sorbitol nằm trong khoảng 93÷1120C Sorbitol tan tốttrong nước, độ hoà tan ở 250C là 72g/100g nước

Hình 1.6 Phản ứng hydrogen hoá D-glucose thành D-sorbitol

Trong cơ thể người, sự hấp thu sorbitol không bị ảnh hưởng bởi insulin và quá trìnhsinh tổng hợp insulin Sorbitol cũng là một chất tạo vị ngọt không gây bệnh sâu răng

 Lactitol

Lactitol là một disaccharide đã được hydrogen hoá Nguyên liệu để sản xuấtlactitol là đường lactose.

Hình 1.8 Phản ứng hydrogen hoá lactose thành lactitol

Lactitol có thể tồn tại ở dạng mono hoặc dihydrate Tinh thể lactitol có màutrắng Nhiệt độ nóng chảy của lactitol monohydrate và lactitol dehydrate lần lượt là

1220C và 770C Trong 100g nước ở 250C hoà tan được tối đa 149g lactitol

 Glucose syrup đã được hydrogen hoá

Có nhiều loại glucose syrup hydrogen hoá Loại thường gặp có chứa 2÷8%sorbitol, 50÷90% maltitol, 5÷25% maltotritol và không quá 3% các oligosaccharidekhác đã được hydrogen hoá

Nguyên liệu để sản xuất glucose syrup hydrogen hoá là tinh bột Đầu tiên,người ta thuỷ phân tinh bột, sử dụng xúc tác là hệ enzyme amylase để thu nhận syrup.Thành phần đường chủ yếu trong syrup là maltose, glucose, maltotriose và một ít cácolisaccharide khác Sau đó hỗn hợp đường trong syrup được hydrogen hoá

Tổng hàm lượng chất khô trong glucose syrup hydrogen hoá thường là 75% Ởnồng độ cao nhưng các polyol trong dung dịch không bị kết tinh Chúng không thamgia phản ứng Maillard vì không có gốc khử aldehyde

1.2.2.2.Chất tạo vị ngọt không có giá trị dinh dưỡng, có nguồn gốc thiên nhiên

Dung dịch glycyrrhizin có vị ngọt, thoảng vị bạc hà, hậu vị rõ

 Stevioside

Bản chất hoá học của stevioside là phức giữa steviol và ba gốc đường glucose.(H.1.11)

Trong tự nhiên có lá Stevia rebaudiana có chứa stevioside với hàm lượng khá

cao (đến 6%) Loại thực vật này rất phổ biến ở Nam Mỹ, Nhật, Hàn Quốc… và được

sử dụng làm nguyên liệu sản xuất stevioside

Hình 1.10 Stevioside

Sản phẩm thương mại stevioside có dạng tinh thể, màu trắng, có khả năng hút

ẩm cao nên cần được bảo quản trong điều kiện khô ráo Stevioside là một chất tạo vịngọt bền nhiệt Trong dung dịch các tính chất của stevioside khá ổn định khi pH nhỏhơn 4,0 Stevioside có vị ngọt rõ nhưng thoảng nhẹ vị đắng

 Dihydrochalcone

Hình 1.11 Dihydrochalcone

Sản phẩm thương mại dihydrochalcone có dạng tinh thể màu trắng, không mùi

và ít tan trong nước Một lít nước có thể hoà tan chừng 1,2g dihydrochalcone Tuynhiên, do dihydrochalcone có độ ngọt rất cao nên độ hoà tan thấp không ảnh hưởngđến việc sử dụng dihydrochalcone trong chế biến thực phẩm

Trong dung dịch, dihydrochalcone bền ở pH trung tính Nó bị phân huỷ ở pHacid hoặc khi nhiệt độ tăng cao.

Khi sử dụng thực phẩm có chứa dihydrochalcone, người tiêu dùng cảm nhận vịngọt xuất hiện chậm, thoảng nhẹ vị bạc hà và hậu vị kéo dài

 Monelline

Monelline là một protein gồm hai mạch polypeptide, phân tử lượng 11,5KDa.

Trong tự nhiên, monelline có nhiều trong trái Dioscoredphyllum comenssi Đây là loạithực vật mọc tự nhiên ở châu Phi, có nhiều ở Nigeria

Vị ngọt của monelline tương tự như vị ngọt của các mono và disaccharide Tuynhiên, độ bền của monelline không cao dưới tác động của pH và nhiệt độ

1.2.2.3 Chất tạo vị ngọt tổng hợp

 Saccharine

Bản chất hoá học của saccharine là othor sulfimide benzoic acid, phân tử lượng

183Da Khi ở dạng tinh thể khan, saccharine không hút ẩm và ít tan trong nước Một

lít nước ở 250C chỉ hoà tan được 3,4g saccharine

Trong công nghiệp sản xuất thức uống, người ta thường sử dụng muối sodium hoặccalcium saccharinate Tinh thể sodium saccharinate ngậm hai phân tử nước, có màutrắng, không mùi và tan tốt trong nước Một lít nước ở 250C hoà tan được 660g sodiumsaccharinate

Nhìn chung, saccharine và hai muối sodium, calcium saccharinate bền với nhiệt độ

và pH Đây là một ưu điểm quan trọng của saccharine với các chất tạo vị ngọt khác

 Cyclamate

Hình 1.12 Sodium cyclamate

Cyclamate là chất tạo vị ngọt phổ biến, thường được sử dụng dưới dạng sodiumhoặc calcium cyclamate Chúng là muối sodium hoặc calcium của cyclohexanesulfamic acid Sodium cyclamate được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1937 và bắt đầuđược sản xuất thương mại tại Mỹ năm 1950 Ngày nay, cyclamate được sản xuất từcyclohexamine bằng phương pháp sulfonate hoá, sau đó trung hoà sản phẩm vớihydroxide

Sodium cyclamate ở dạng tinh thể có màu trắng, không mùi và tan tốt trongnước Một lít nước có thể hoà tan được 210g sodium cyclamate Các tính chất củasodium cyclamate rất ổn định trong khoảng pH rộng (2,0÷8,0) Sodium cyclamatecũng rất bền nhiệt; ở 5000C các tính chất của nó vẫn không bị thay đổi

Sodium cyclamate có vị ngọt tương tự saccharine nhưng không kèm theo hậu vịđắng Khi sử dụng đồng thời cyclamate và saccharine, cyclamate cũng có tác dụngtương hỗ làm tăng thêm độ ngọt của sản phẩm

1.2.3.Chất tạo vị chua

Trong công nghiệp sản xuất thức uống, các acid hữu cơ được sử dụng để tạo vịchua cho sản phẩm Ngoài chức năng tạo vị, acid hữu cơ còn có tác dụng ức chế visinh vật, góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Khả năng ức chế vi sinh vậtcủa các acid hữu cơ được giải thích như sau:

− Acid hữu cơ làm giảm giá trị pH của thức uống, nhờ đó ức chế nhóm vi sinh vật

có pH sinh trưởng nằm trong vùng trung tính hoặc vùng kiềm

− Một số acid hữu cơ có thể làm thay đổi cơ chế vận chuyển các chất của màng tếbào chất và gây rối loạn quá trình trao đổi chất ở vi sinh vật, từ đó ức chế hoặclàm giảm hoạt tính trao đổi chất của tế bào (Branen và cộng sự 1989)

Những acid hữu cơ thường dùng trong sản xuất thức uống bao gồm acid citric,acid tartaric và acid malic

CH2 COOH

CH2

COOHCOOH

CHO

Hiện nay tại Việt Nam đường nghịch đảo là nguyên liệu phổ biến nhất được sửdụng để sản xuất thức uống pha chế Để sản xuất đường nghịch đảo từ saccharose,chúng ta thường sử dụng acid hữu cơ, một mặt để tạo vị cho thức uống, mặt khác đểlàm xúc tác cho phản ứng nghịch đảo đường Ngoài ra các nhà sản xuất còn sử dụngacid phosphoric để sản xuất đường nghịch đảo ứng dụng riêng cho nhóm sản phẩmnước ngọt có gas

 Acid citric

Hình 1.13Công thức cấu tạo của acid citric

Các tính chất vật lý cơ bản của acid citric:

vật, sử dụng loài Aspergillus niger Hàm lượng acid citric thu được trong dịch lên men

có thể lên đến 130kg/m 3

Các nhà công nghệ cho rằng acid citric là chất tạo vị chua thích hợp cho nhiềuloại thức uống pha chế khác nhau Acid citric sẽ làm cho thức uống có vị chua tương

tự như nước ép từ nhóm trái cây có múi

Ngoài chức năng tạo vị, acid citric còn có tác dụng ức chế vi khuẩn, nấm sợi,nấm men Đối với nhóm vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm, thí nghiệm của Minor vàMarth (1970) cho thấy dung dịch được chỉnh về pH 4.7 và 4.5 bằng acid citric có khả

năng ức chế 90% và 99% sự sinh trưởng của tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus.

OH

CHOH

Theo Subramanian và Marth (1968), acid citric cũng có tác dụng kiềm hãm sự phát

triển của Salmonella typhimurium.

Acid citric ức chế sự sinh trưởng của nấm sợi cũng như quá trình sinh tổng hợptoxin ở nấm sợi Theo số liệu nghiên cứu của Reiss (1976), nồng độ acid citric 0.75%

không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sinh trưởng của loài Aspergilllus parasiticus,

tuy nhiên quá trình sinh tổng hợp toxin bị ức chế hoàn toàn Còn đối với loài

Aspergillus versicolor, nồng độ acid citric 0.25% đủ để kiềm hãm toàn bộ quá trình

sinh tổng hợp toxin ở sợi nấm

Acid citric có khả năng tạo phức (chelation) với các ion kim loại Các muối

citrate calci, kali và natri đều hòa tan tốt trong nước và chúng cũng có khả năng ức chế

vi sinh vật

Bảng 1.4 Chỉ tiêu của acid citric dùng trong thực phẩm

(Rehm và cộng sự, 1996)

Hàm lượng acid citric

Không thấp hơn 99.5Không vượt quá 0.05Không vượt quá 10Không vượt quá 3Không phát hiện

[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống

(Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

 Acid tartaric

Hình 1.14 Acid tartaric

Acid tartaric có vị chua gắt và hòa tan tốt trong nước Phân tử lượng là 150Da.Giá trị pK1 = 2,98; pK2 = 4,34

Trong công nghiệp sản xuất nước giải khát, aicd tartaric được dùng để hiệu chỉnh

pH của sản phẩm và làm tăng vị (flavour anhancer) Khả năng ức chế vi sinh vật của

acid tartaric không cao Theo Nunherier và Fabiar (1940) thì vi khuẩn gây bệnh

OHCH

Staphylococcus aureus bị ức chế bởi acid tartaric chỉ khi pH dung dịch giảm xuống giá

trị 2,94

Theo Gardner (1972), acid tartaric còn có tác dụng tương hỗ với các chất chóngoxy hóa để ngăn ngừa sự ôi hóa chất béo trong thực phẩm và các loại nước uống cóchứa chất béo

Ngoài acid tartaric, muối sodium tartarate và potassium tartarate cũng được sửdụng trong thực phẩm như là tác nhân hiệu chỉnh pH và nhũ hóa Cả hai loại muối đềuhòa tan tốt trong nước

Ngày nay, acid tartaric được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp trích ly, sửdụng nguyên liệu là phụ phẩm (bã nho) từ quá trình sản xuất rượu vang nho Cácnghiên cứu gần đây cho thấy acid tartaric cũng có thể được sản xuất bằng phươngpháp vi sinh vật Sản lượng acid tartaric trên thế giới từ 50.000 đến 70.000 tấn/năm.Acid tartaric có giá thành cao hơn một số loại acid hữu cơ khác sử dụng trong côngnghệ thực phẩm Đó cũng là lý do làm cho việc ứng dụng acid tartaric trong chế biếnthực phẩm nói chung và trong sản xuất nước uống nói riêng bị hạn chế

chế vi sinh vật Sự sinh trưởng của tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus bị ức chế khi

dung dịch được chỉnh pH bằng acid malic về giá trị 3.98 (Nunheimer và Fabian,1940)

Ngày nay, acid malic được sản xuất bằng hai phương pháp: tổng hợp hóa họchoặc lên men vi sinh vật Trong phương pháp tổng hợp hóa học, sản phẩm thu được sẽ

là hỗn hợp hai đồng phân D(+) và L(-) acid malic Để phân tách chúng, người ta sửdụng kỹ thuật trao đổi ion và tái kết tinh Các quy định ở Mỹ và Châu Âu cho phép sửdụng hỗn hợp D,L-acid malic trong công nghiệp thực phẩm Sản lượng acid malic trêntoàn thế giới đạt xấp xỉ 30.000 tấn mỗi năm

 Acid orthophosphoric (H 3 PO 4 )

Acid orthophophosric ở dạng tinh thể không màu, trong suốt, nóng chảy ở42.40C Nó rất dễ tan trong nước So với các acid vô cơ như HCl, H2SO4…thì acidorthophosphoric không thuộc nhóm acid mạnh Giá trị pK1 = 2.15; pK2 = 7.1; pK3 =12.4

Trong công nghiệp, người ta sản xuất acid orthophosphoric bằng hai phươngpháp: chiết và nhiệt Cơ sở khoa học của phương pháp chiết là chế hóa phosphate thiênnhiên bằng acid sulfuric:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

Sau phản ứng, acid orthophosphoric tạo thành được lọc để tách sulphate calciumrồi đem cô đặc

Phương pháp nhiệt dựa trên cơ sở khử phosphate thiên nhiên đến phosphate tự

do, sau đó đốt cháy và hòa tan anhydride acid orthophosphoric thu được trong nước.Phương pháp nhiệt sẽ cho sản phẩm acid orthophosphoric có độ tinh sạch và nồng độcao hơn so với phương pháp chiết

1.2.4 Chất màu

Bảng 1.5 Các chất màu phổ biến trong công nghiệp thức uống

hấp thu cực đại

-[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống (Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

Người ta thường dựa vào nguồn gốc chất màu của thực phẩm mà phân loại thành:

- Chất màu tự nhiện: là nhưng chất màu được thu nhận từ các nguồn nguyên liệuthiên nhiên, chủ yếu là nguồn nguyên liệu thực vật

- Chất màu tổng hợp là những chất màu được thu nhận bằng phương pháp tổnghợp hoá học

Tartrazine thường được sử dụng trong thức uống không cồn, rượu mùi

 Sunset yellow FCF (E110)

Sản phẩm thương mại có dạng bột, màu vàng Một lít nước có thể hoà tan180g Sunset yellow CFC Điểm lưu ý là chất màu rất bền nhiệt Ở 1300C, màu sắc vẫnkhông thay đổi

Tương tự như tartrazine, Sunset yellow CFC thường được sử dụng trong nướcgiải khát không cồn, rượu mùi.

 Carmin (E120)

Carmin (Carminic) là chất màu tự nhiên, phân tử lượng 492Da, được thu nhận

từ một loại côn trùng cái có tên khoa học Cocus cacti.

Nhiệt độ nóng chảy của carmin là 1860C Nó được sử dụng trong sản xuấtsyrup, nước giải khát không cồn, rượu mùi

Ponceau 4R (E124) là một chất màu tổng hợp, phân tử lượng 604Da.

Ponceau 4R hoà tan tốt trong nước Một lít nước ở 160C có thể hoà tan được300g Ponceau 4R Chất màu này được sử dụng trong sản xuất thức uống pha chếkhông cồn và có cồn

 Patent blue (E131)

Patent blue là một chất màu tổng hợp, phân tử lượng 1159Da Một lít nước ở

160C có thể hoà tan được 60g chất màu Patent blue được sử dụng để tạo màu syrup vànước giải khát

 Indigo carmine (Indigotine) (E132)

Indigo carmine là chất màu tổng hợp, phân tử lượng 466Da Sản phẩm thương

mại có dạng bột màu sanh lơ Chất màu này khá mẫn cảm với ánh sang và các tácnhận oxy hoá Một lít nước ở 250C có thể hoà tan được 16g chất màu này

Indigo carmine được sử dụng để tạo màu syrup, nước uống không cồn và cócồn

 Brilliand blue FCF (E133)

Chất màu này hoá tan tốt trong nước Một lít nước ở 250C có thể hoà tan được200g Brilliand blue FCF Nó được sử dụng trong sản xuất thức uống pha chế.

 Phức chlorophyllin đồng (E141)

Cholorophyll là một chất màu tự nhiên có trong nhiều loại thực vật Có 4 dạngcholorophyll: a, b, c và d Nhưng người ta chỉ tìm thấy 2 loại cholorophyll a và b ởthực vật Phân tử cholorophyll có chưa một nguyên tử Mg và có cấu trúc tetrapyrolic

Khi ta thay thế nguyên tử Mg bằng Cu sẽ thu được phức cholorophyll với đồng.Khi đó tính ổn định của chất màu sẽ cao hơn

Phức này được dùng để sản xuất 2 nhóm sản phẩm: syrup và rượu mùi

 Brilliant green BS (E142)

Brilliant green BS là chất màu tổng hợp và có công thức phân tử

C27H25N2O7S2Na, phân tử lượng 569Da.

Một lít nước ở 160C có thể hoà tan được 50g chất màu Brilliant green BS được

sử dụng trong công nghệ sản xuất syrup, thức uống pha chế không cồn và rượu mùi

 Caramel (E150)

Caramel được xem là một chất màu truyền thống trong công nghiệp thực phẩm.Caramen được sản xuất từ đường, phổ biếng nhất là saccharose Trong quá trìnhcaramen hoá đường chủ yếu xảy ra các phản ứng polymer hoá và phản ứng tạo vòng

Sản phẩm caramen thương mại ở dạng dung dịch , hoà tan tốt trong nước vàtrong ethanol loãng, không tan trong các dung môi hữu cơ Caramel được sử dụng đểtạo màu syrup, thức uống pha chế không cồn, bia, rượu mùi, cider,

 Brilliant black BN (E151)

Brilliant black BN là chất màu tổng hợp và có công thức phân tử

C28H17N5O14S4Na4, phân tử lượng 867Da.

Một lít nước ở 160C có thể hoà tan được 50g chất màu Brilliant black BN rấtbến dưới tác động của ánh sang Hiện nay, nó được sử dụng trong công nghệ sản xuấtsyrup, thức uống pha chế không cồn và rượu mùi

 Anthocyanes (E163)

là chất màu tự nhiên, tan trong nước Chất màu này có trong một số loại tráicây, rau và hoa Người ta có thể thu nhận nó từ vỏ nho, man việt quất,… Bản chất hoáhọc của chất màu này là aglycone được ester bởi một hoặc một vài phân tử đường

Trong công nghệ sản xuất thức uống, nó được dùng để tạo màu cho các syrup.

1.2.5 Chất hương

Chất hương (aroma substance)là những cấu tử dễ bay hơi và có thể được nhậnbiết bằng khướu giác của con người Trong công nghiệp thực phẩm nói chung và côngnghiệp thức uống nói riêng, mùi là chỉ tiêu cảm quan rất quan trọng

Người ta tìm thấy có hơn 6.200 hợp chất hoá học khác nhau tham gia tạo nênmùi thực phẩm Tổng hàm lượng các cấu tử dễ bay hơi và tạo mùi trong thực phẩm.Tổng hàm lượng các cấu tử dễ bay hơi và tạo mùi trong thực phẩm thường rất thấp,trung bình khoảng 10-15mg/kg Mùi của một loại thực phẩm do nhiều cấu tử bay hơitạo nên Tuy nhiên, người ta thường chỉ quan tâm đến một số cấu tử tạo nên mùi đặctrưng cho sản phẩm đó

Bảng 1.6 Cấu tử tạo nên mùi đặc trưng một số loại trái cây

[Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống

(Tập 2), Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP.HCM, 9/2009]

 Chế phẩm hương

Chế phẩm hương hay còn gọi là tinh dầu (essences), là những sản phẩm thươngmại Mỗi chế phẩm hương là một hỗn hợp gồm nhiều cấu tử dễ bay hơi được phối trộntheo một tỉ lệ nhất định Thành phần hoá học định tính và định lượng của một chếphẩm hương có thể thay đổi, phụ thuộc vào phạm vi và mục đích sử dụng của nó

Mathew chia các chế phẩm hương sử dụng trong công nghệ sản xuất thức uốngchia thành 3 nhóm:

- Nhóm tan trong dầu

- Nhóm tan trong nước

- Dạng hỗn hợp của cả 2 nhóm trên

 Phân loại

Người ta có thể chia ra các chế phẩm hương từ:

- Nguyên liệu tự nhiên: tinh dầu thô (essential oil), dịch trích, dịch cất và hương

vi sinh vật

- Nguyên liệu tổng hợp chia thành 2 nhóm:

+ Các hợp chất được thu nhận từ quá trình tổng hợp hoá học nhưng chúng ta cóthể tìm thấy chúng trong tự nhiên;

+ Các hợp chất được thu nhận từ quá trình tổng hợp hoá học và không thể tìmthấy chúng trong tự nhiên;

a) Tinh dầu thô

Tinh dầu thô thường được chiết tách từ rau quả hoặc thảo mộc bởi phương phápchưng chất bằng hơi nước Khi quá trình chưng cất kết thúc, tiến hành phân riêng hỗnhợp thu được để tách nước và thu nhận tinh dầu

b) Dịch trích (extract)

Khi hàm lượng cấu tử hương trong nguyên liệu rau quả hoặc thảo mộc khá thấphoặc các cấu tử hương dễ bị phân huỷ và tổn thất trong quá trình chưng cất bằng hơinước, người ta sẽ dùng phương pháp trích li để thu nhận cấu tử hương Các loại dungmôi thông dụng: hexance, triacetyl, acetone, ethanol, nước, … Việc sử dụng CO2 lỏng

để trích li các cấu tử hương đã được thử nghiệm trên một số nguyên liệu và cho hiệusuất thu hồi rất cao

Dịch trích thu được ngoài cấu tử hương còn chứa lipid, sáp, một số chất màu vàchất chiết khác Thành phần các tạp chất này phục thuộc vào bản chất dung môi và cácthông số công nghệ của quá trình

c) Dịch cất (Distillate)

Dịch cất thường được thu nhận từ các loại trái cây có mùi đặc trưng Đầu tiên,tiến hành thu nhận dịch trái cây Sau đó đem dịch trái cây đi cô đặc Do các cấu tửhương có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nước nên chúng cùng với một phần nước sẽ bị bốchơi trong quá tình cô đặc nhiệt Người ta sẽ thu hồi và cho ngưng tụ phần hơi này đểtạo ra sản phẩm là dịch cất giàu các cấu tử hương

d) Hương vi sinh vật (microbial aroma)

Hương vi sinh vật được thu nhận bằng phương pháp nuôi cấy giống vi sinh vậtthuần khiết trên một môi trường thích hợp Sau đó đem sử lí canh trường để cô đặccác cấu tử hương Hương vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất một số sản phẩm lênmen, không sử dụng trong các sản phẩm đồ uống dang pha chế

e) Các chất hương tổng hợp nhưng được tìm thấy trong tự nhiên

Người ta thường dùng các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm trong tự nhiên để thựchiện phản ứng hoá học tổng hợp các cấu tử hương Ví dụ: methol, citral, vanillin,…